Patent DE-102013021975-B4 (DE)
Title: Elektronische Anlaufschaltung für einen Einphasen-Induktionsmotor
Inventor: VIRANT ROBERT
IPC: H02P25/04
Filed: 2013-12-20
Granted: 2020-09-03
Abstract: Elektronische Anlaufschaltung
 zum Starten eines Einphasen-Induktionsmotors,
 der einen Stator mit wenigstens einer Hauptwicklung (Lr) und einer Hilfswicklung (Ls) sowie einen Permanentkondensator (Cr) und einen nur kurzzeitig während der Anlaufphase zuschaltbaren Startkondensator (Cs) aufweist,
 wobei:
 - dieser Motor einen ersten Motoranschluss (Cp1), einen zweiten Motoranschluss (Cp2) und einen dritten Motoranschluss (Cp3) hat;
 - die Hauptwicklung (Lr) über den zweiten und dritten Motoranschluss (Cp2 und Cp3) direkt an eine Wechselstromquelle (L, N) anschließbar ist;
 - die Hilfswicklung (Ls) mit dem Permanentkondensator (Cr) in Serie geschaltet ist, und beide über den zweiten Motoranschluss (Cp2) und über den ersten Motoranschluss (Cp1) direkt an die Wechselstromquelle (L,N) anschließbar sind;
 - der Startkondensator (Cs) über einen elektronischen Schalter (A) parallel zum Permanentkondensator (Cr) zuschaltbar ist;
 wobei:
 - dieser elektronische Schalter (A) einen IGBT-Transistor (T1) und einen ersten Brückengleichrichter (Gr1) aufweist, dessen Plus-Anschluss mit dem IGBT-Kollektor, dessen Minus-Anschluss mit dem IGBT-Emitter und dessen erster Wechselstrom-Anschluss über einen vierten Anlaufschaltungs-Anschluss (AL110) mit der Wechselstromquelle (L), und dessen zweiter Wechselstromanschluss über einen dritten Anlaufschaltungsanschluss (ACs) mit dem Startkondensator (Cs) verbunden ist;
 - ferner eine Steuereinrichtung vorhanden ist, welche ein Erreichen der Betriebsdrehzahl durch Spannungsmessung erfasst und dementsprechend das Gate des IGBT-Transistors (T1) mit einem Steuersignal zum Ein- und Ausschalten des IGBT-Transistors (T1) versorgt, wobei durch Vornahme des Schaltvorganges in definiertem Zeitabstand zum Spannungsnulldurchgang eine optimierte Schalterbelastung erreicht wird; und 
 - eine an die Wechselstromquelle (L, N) angeschlossene Kleinspannungsversorgung (B) für die Komponenten der elektronischen Anlaufschaltung vorhanden ist;
 dadurch gekennzeichnet, dass
 - der elektronische Schalter (A) einen zweiten Brückengleichrichter (Gr2) aufweist, der in gleicher Weise wie der erste Brückengleichrichter (Gr1) aufgebaut und mit dem IGBT-Transistor (T1) verbunden ist, und dessen erster Wechselstromanschluss mit einem fünften Anlaufschaltungsanschluss (AL230) verbunden ist, der alternativ zu dem vierten Anlaufschaltungs-anschluss (AL110) mit der Wechselstromquelle (L) verbunden werden kann, und dessen zweiter Wechselstromanschluss über den dritten Anlauf-schaltungsanschluss (ACs) mit dem Startkondensator (Cs) verbunden ist;
 - im Falle einer ersten Nennspannung (beispielsweise 110 Volt) der Wechselstromquelle (L, N) der passende Transformatorwicklungsanschluss der Kleinspannungsversorgung (B) über den vierten Anlaufschaltungsanschluss (AL110) mit der Wechselstromquelle (L) verbunden wird, und im Falle einer zweiten Nennspannung (beispielsweise 230 Volt) der Wechselstromquelle (L, N) der passende Transformatorwicklungsanschluss der Kleinspannungsversorgung (B) über den fünften Anlaufschaltungsanschluss (AL230) mit der Wechselstromquelle (L) verbunden wird;
 - die Steuereinrichtung einen Mikrokontroller (H) umfasst, der die Motordrehzahl-abhängige Spannung an einer der Motorwicklungen (Ls oder Lr) erfasst und bei Erreichen eines vorgegebenen Schwellenwertes den IGBT-Transistor (T1) in den Sperrzustand schaltet, und der lernt, mit welcher der beiden alternativen Nennspannungen die Wechselstromquelle betrieben wird und danach die dazu passenden vorgegebenen und abgespeicherten spannungsabhängigen Parameter zum Schalten des IGBT-Transistors (T1) auswählt; und
 - dieser Mikrokontroller (H) basierend auf den erfassten Spannungs-Nulldurchgängen die Umschaltungen des IGBT-Transistors (T1) zu einem vorgegebenen nulldurchgangsbezogenen Zeitpunkt ausgibt; und
 - dieser Mikrokontroller (H) die unterschiedlichen Nennfrequenzen (beispielsweise 50 oder 60 Hertz) der Wechselstromquelle durch Messung der Zeit zwischen zwei Nulldurchgängen, insbesondere zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen ermittelt und danach die dazu passenden vorgegebenen und abgespeicherten frequenzabhängigen Parameter zum Schalten des IGBT-Transistors (T1) auswählt.